2023年普尔港石油泄漏事件对沉积物细菌群落及生态系统功能的影响

《Marine Pollution Bulletin》：Effects of the 2023 Poole Harbour oil spill on sediment bacterial communities and ecosystem functioning

本研究分析了2023年英国Poole Harbour石油泄漏对近岸细粒沉积物微生物群落结构和功能的影响，发现泄漏点附近富集Anaerolinea、Thiobacillus等降解菌属，其功能基因如assA、abcA等显著增加，表明微生物通过有氧和厌氧途径有效降解石油污染物，并在环境修复中起关键作用。

　　油和天然气管道泄漏事件对微生物群落的影响是一个复杂且重要的环境研究领域。2023年3月，英国多塞特郡的普尔港发生了一起约27吨的油和水混合物泄漏事件，这一事件为研究温带沿海浅水细颗粒沉积物中微生物群落对石油污染的反应提供了独特的现场研究机会。通过定量石油烃类污染程度以及分析微生物群落结构和功能潜力，这项研究旨在评估微生物对污染物的降解能力。

此次泄漏事件将石油污染局限在了Ower Bay溪流的源头（Spill Site），而距离泄漏点164米的Mid Point和387米的End Point，以及位于港口中心的Brownsea岛，均未检测到显著污染。通过使用气相色谱-质谱法（GC–MS）和宏基因组测序，研究团队发现，在2023年10月，Spill Site中的正构烷烃和4-5环多环芳烃（PAHs）浓度已降至背景水平，表明污染得到了有效的自然降解和人为修复措施的共同作用。研究结果还显示，Spill Site中出现了多种与烃类降解相关的细菌，如Anaerolinea、Thiobacillus和Dechloromonas，这些菌种的丰度显著增加，可能表明厌氧降解过程在此区域显著增强。

此外，研究还识别了与厌氧和好氧烃类降解相关的24种基因，这些基因在48个宏基因组组装基因组（MAGs）中存在，表明Spill Site具备在多种条件下进行烃类降解的能力。这些基因包括assA（厌氧烷基琥珀酸合成酶）、abcA（厌氧苯羧化酶）和ahyA（厌氧烷烃羟化酶），它们在微生物降解过程中发挥了关键作用。通过比较不同地点的微生物群落组成和基因丰度，研究团队揭示了污染对微生物群落结构和功能潜力的深远影响，以及在不同时间点上这些变化的动态过程。

在对生物地球化学循环基因的分析中，研究发现Spill Site中氮循环、硫循环和甲烷循环相关基因的丰度存在显著差异。例如，Spill Site中与固氮相关的nifD和nifK基因的丰度显著高于其他地点，而与反硝化相关的nirK和nirS基因则相对减少。这表明在污染条件下，硫还原过程可能更加活跃，从而影响了整个生态系统中的营养物质循环。同时，甲烷生成相关的mcrA、mcrB和mbhJ基因在Spill Site中更为丰富，这可能反映了在污染后，系统中甲烷生成的增强。然而，在Spill Site以外的地点，更多与乙酸裂解甲烷生成相关的acdA和acs基因被检测到，这表明在不同条件下，甲烷生成路径发生了变化。

研究还强调了微生物群落在应对石油污染时的适应性和多样性。尽管某些细菌可能因污染而减少，但其他适应性强的微生物则显著增加，这表明污染环境可能选择性地促进了某些菌种的生长。这些发现不仅有助于理解石油污染对微生物群落的影响，也为未来的环境监测和修复提供了科学依据。通过结合宏基因组测序和特定的分析工具，如CANT-HYD，研究团队能够更准确地评估微生物群落对污染物的响应能力，并为生态系统的恢复提供指导。

在实际应用中，这些研究成果可以用于优化石油泄漏后的环境响应策略。通过识别具有降解能力的微生物群落和相关基因，可以更好地预测污染物的自然降解过程，并评估修复措施的有效性。此外，研究还指出，生物地球化学循环基因的丰度变化可能反映了污染对生态系统功能的广泛影响，而这些影响在不同时间和地点可能有所不同。因此，对这些基因的持续监测和分析对于理解污染对环境的长期影响至关重要。

总之，这一研究不仅揭示了石油泄漏对微生物群落结构和功能潜力的复杂影响，还强调了微生物在环境修复中的关键作用。通过结合现场数据和宏基因组分析，研究团队为未来的环境监测和污染治理提供了新的视角和方法。这些发现对于制定更有效的环境保护和修复策略具有重要意义，特别是在应对日益增加的石油生产和运输活动所带来潜在风险的背景下。